Áramellátás

kapcsoló tápegység - elektronikus áramkör, ahol a bemeneti feszültséget korrigáljuk, szűrjük, nagyfrekvenciás törésekké vágjuk át egy kis méretű transzformátoron keresztül történő továbbításhoz. A blokk vezérelhető, rugalmasan állítható paraméterekkel. A forrás legnehezebb része, a transzformátor tömege csökken. Az angol szakirodalomban az ilyen eszközöket kapcsolási üzemmódú tápegységnek( SMPS) nevezik.

A kapcsoló tápegységek megjelenése

A transzformátorok mérete aggasztotta Tesla. A tudós, aki megismételte a tapasztalat tapasztalatait, megállapította, hogy az áram magas frekvenciái az emberek számára biztonságosak, nagy veszteségeket okoznak a transzformátorok magjaiban. A vita eredménye a 60 Hz frekvencia elfogadása a Niagara vízerőmű építésére. Nikola Tesla-val kezdtük, mert ez az első személy, aki rájött, hogy nem fog gyors ütemezéseket mechanikusan kapni. Ezért oszcilláló áramköröket kell használni.Így megjelent a Tesla transzformátor( 1896. szeptember 22.), amellyel a tudós úgy döntött, hogy távolról továbbítja az üzeneteket és az energiát.

A találmány lényegét a Tesla tekercs szakaszában írjuk le, rövid információt adunk. A transzformátor két sorból álló részből áll. Az első elsődleges tekercse viszonylag alacsony frekvenciájú váltakozó feszültségforrással volt összekötve. Az alacsony transzformációs arány miatt a másodlagos tekercshez csatlakoztatott kondenzátort nagy potenciállal töltöttük. A feszültség elérte a küszöböt, a behatoló behatolt, párhuzamosan csatlakozott a kondenzátorral. Elkezdődött a második transzformátor elsődleges tekercselésén keresztül a külső áramkörbe történő ürítés folyamata. Tesla rádiós feszültséget kapott, milliós voltos amplitúdóval.

Az első lépés az impulzusos tápegység létrehozásához, ahol a viszonylag alacsony frekvenciájú feszültség impulzusokká alakul. Hasonló tervet 1910-ben Charles Kettering hozta létre az autó gyújtórendszerének felszerelésével. A 60-as években megjelentek az impulzus tápegységek. A transzformátorok méretének minimalizálásának ötletét( Nikola Tesla után) General Electric előterjesztette 1959-ben Joseph Murphy és Francis Starcher személyében( 3 040 271 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom).Az ötlet nem találta meg azonnal a forró választ( nem volt megfelelő alapbázis), 1970-ben a Tektroniks új áramforrással indított egy oszcilloszkóp sort.

Két év múlva az invertereket az elektronikában használják( US 3697854 A szabadalom), a fő dolog - az első hazai modellek jelennek meg! A szabadalmak egymáshoz kapcsolódnak, lehetetlen megérteni, hogy ki javasolta, hogy az ötletet személyi számítógépekben használják. A Szovjetunióban a fejlesztés 1970-ben kezdődött, a nagyfrekvenciás nagy teljesítményű germánium tranzisztor 2Т809А megjelenése miatt. A szakirodalom szerint a Muscovite, a technikai tudományok jelöltje, N. N. Sharov volt az első, aki 1972-ben sikerült. Később megjelent az A.I. Ginzburg, S.A. Eranosyan 400 wattos impulzus tápegysége. Az EU számítógépeit 1976-ban J. A. Mkrtchyan által vezetett csapat újdonsággal látja el.

Az első kapcsoló tápegységek, amelyeket a hazai fogyasztók ismertek a digitális televíziókban és videomagnókban, gyakran lemorzsolódtak, a modern termékeknek nincs hátránya - évek óta folyamatosan működnek. A 90-es évek elejének pillanata a következő információkat tartalmazza:

1. fajlagos teljesítmény: 35 - 120 W / cm3.
2. inverter üzemi frekvencia: 30 - 150 kHz.
3. hatékonyság: 75 - 85%.
4. Meghibásodási idő: 50–200 ezer óra( 6250 munkanap).

Az

kapcsoló tápegységek érdemei A lineáris tápegységek terjedelmesek, a hatékonysága gyenge. A hatékonyság ritkán haladja meg a 30% -ot. Az impulzusos tápegységek esetében az átlagos számok 70–80% között vannak, vannak olyan termékek, amelyek nagyon rendetlenek. Természetesen jobb. A következő információkat adjuk meg: A pulzáló áramellátás hatékonysága elérte a 98% -ot. Ugyanakkor csökken a kondenzátorok szükséges szűrési kapacitása. Az időszak alatt tárolt energia drasztikusan csökken a növekvő gyakorisággal. Közvetlenül függ a kondenzátor kapacitásától, a feszültség-amplitúdótól kvadratikusan.

A 20 kHz-es frekvenciára való emelés( 50/60-hoz képest) 4-szer csökkenti az elemek lineáris méretét. Virágok a rádió elvárásaihoz képest. Elmagyarázza az okot, hogy a vevők kis kondenzátorokkal rendelkezzenek.

kapcsoló tápegység

A bemeneti feszültséget korrigáljuk. A folyamat dióda-hídot hordoz, ritkán egyetlen diódát. Ezután a feszültséget impulzusokra vágjuk, itt az irodalom vidáman halad a transzformátor leírásához. Az olvasókat valószínűleg sújtja a kérdés - hogyan működik a chopper( egy impulzusokat generáló eszköz)?A mikrovezeték alapján, amely közvetlenül a 230 voltos hálózati feszültséget táplálja. Kevésbé, a stabilitron( párhuzamos típusú stabilizátor) speciálisan telepítve van.

A mikroprocesszor impulzusokat( 20–200 kHz) generál viszonylag kis amplitúdóval, amely szabályozza a tirisztort vagy más félvezető tápkapcsolót. A tirisztor a nagyfeszültségű impulzusokat az oszcillátor chip által létrehozott rugalmas program szerint csökkenti. Mivel a bemenetnek magas feszültsége van, védelemre van szükség. A generátort egy varisztor őrzi, amelynek ellenállása meredeken csökken, amikor a küszöbértéket túllépik, és a káros ugrást a földre zárják. A tápkapcsolóból az impulzuscsomagok egy kis méretű nagyfrekvenciás transzformátorra érkeznek. A lineáris méretek viszonylag alacsonyak. Az 500 W kapacitású számítógépes tápegység a gyermekek tenyerébe illeszkedik.

Az eredményül kapott feszültség ismét javításra kerül. A fém-félvezető átmenet alacsony feszültségesésének köszönhetően Schottky-diódákat használnak. A kiegyenlített feszültséget kiszűrjük, a fogyasztókat tápláljuk. Több másodlagos tekercs jelenléte miatt a különböző polaritású és amplitúdójú értékek egyszerűen kaphatók. A történet hiányos, anélkül, hogy megemlítenénk a visszacsatolási hurkot. A kimeneti feszültségeket egy standardhoz hasonlítjuk( például egy zener diódával), az impulzusgenerátor módot állítjuk be: az átvitt teljesítmény( amplitúdó) függ a frekvenciától, a működési ciklustól. A termékeket viszonylag visszafogottnak tekintik, a tápfeszültségek széles körében működhetnek.

készülék A technológia az inverter, a hegesztők, a mikrohullámú sütők, az indukciós főzőlapok, a mobiltelefon adapterek, az iPad. A számítógép tápegysége hasonló módon működik.

kapcsolási tápegység áramkör tervezése A természet 14 alapvető megvalósítási topológiát biztosított a tápegységek kapcsolására. Jellemző előnyei, egyedi jellemzői. Némelyik alkalmas kis teljesítményű tápegységek létrehozására( 200 W alatti), mások pedig a legjobb tulajdonságokat mutatják, ha 230 volt( 50/60 Hz).A kívánt topológia kiválasztásához képesnek kell lennie mindegyik tulajdonságának bemutatására. Történelmileg az első három neve:

• Buck - buck, szarvas, dollár.
• Boost - gyorsulás.
• Polaritás inverter - polaritás inverter.

Három topológia lineáris szabályozókra vonatkozik. Az eszközök típusát az impulzusos tápegységek elődjének tekintjük, az előnyök nélkül. A feszültséget a transzformátoron keresztül hajtsuk végre, kiegyenesítve, a bekapcsológombba vágva. A szabályozót a visszajelzés irányítja, amelynek feladata egy hibajelzés létrehozása. A 60-as években a készülékek több milliárd dolláros forgalmúak voltak, csak a feszültséget csökkentették, és a fogyasztó közös vezetékét csatlakoztatták a hálózathoz.

Buck topológia

Tehát "szarvas" volt. Eredetileg egyenáramú feszültségre szánták, a bemeneti jelet impulzusokra vágták, majd a csomagokat kiegyenesítettük és szűrtük az átlagos teljesítmény eléréséhez. A visszacsatolás vezérli a működési ciklust, a frekvenciát( impulzusszélesség-moduláció).Hasonlóan történik ma a számítógépes tápegységek. Majdnem azonnal elértük az 1–4 W / cm2-es teljesítménysűrűség értékét( ezután akár 50 W / cm3).Bájosan lehetővé vált, hogy a bemenetről sok kimeneti feszültséget kapjunk.

A hátránya a tranzisztor kapcsolásának pillanatában bekövetkező veszteség, a feszültség a polaritást megváltoztatja, a nulláig marad a következő impulzusig. A jelnek a diódát megkerülve jelzett része bezáródik a földre a szűrő elérése nélkül. Megtalálható az optimális kapcsolási frekvenciák, amelyeken a költségek minimálisak. A 25 - 50 kHz tartomány.

Boost topológia

A topológiát gyűrűs fojtószelepnek nevezik, előremutató kulcsot. Lehetőség van a bemeneti feszültség növelésére a kívánt értékre. Az áramkör az alábbiak szerint működik:

1. A kezdeti időpontban a tranzisztor nyitva van, a fojtószelepet a feszültségforrás energiájával a kollektoron, a kibocsátó pn-csomópontokon, a földön tárolják.
2. Ezután a kulcs zárolva van, a kondenzátor töltési folyamat megkezdődik. A fojtó az energiát adja.
3. A visszajelző erősítő egy bizonyos ponton működik, a terhelés áram alatt van. A kondenzátor nem képes energiát adni a tápkapcsoló irányában, megakadályozza a diódát. A töltés a terhelést veszi fel.
4. A feszültségesés a visszacsatoló áramkör ismételt kioldásához vezet, és a fojtószelep energiafogyasztást kezd.

polaritás inverter

topológia A poláris inverter topológia hasonló az előző sémához, a fojtó a kulcs mögött található.Az alábbiak szerint működik:

1. A kezdeti pillanatban a kulcs nyitva van, a pozitív félhullám feszültsége tölti ki a fojtót. Továbbá az energia erőteljes ahhoz, hogy áthaladjon - megakadályozza a diódát.
2. A tranzisztor bezáródik, a fojtószelepben egy emf, amelyet parazita nevűnek hívnak. Ez a kezdeti irányú, a dióda szabadon halad, feltöltve a kondenzátort.
3. A visszacsatoló áramkör működik, az impulzusszélesség-modulátor újra megnyitja a tranzisztort. Megkezdődik a kondenzátor kisülésének folyamata, a fojtószelep újra feltöltődik energiával.

topológia polaritás inverter rendszere Ebben az esetben megfigyeljük az energiatárolási / kiadási folyamatok párhuzamosságát. Mindhárom vizsgált séma a következő hátrányokat mutatja:

1. A bemenet és a kimenet között van egy DC kapcsolat. Más szóval, nincs galvanikus szigetelés.
2. Nem lehet több feszültségértéket kapni egy áramkörből.

A mínuszokat a húzó-húzó-húzással távolítjuk el( felső).Mindkettő előzetes technológiával( előremutató) használ chopperet. Az első esetben differenciált tranzisztorpárot használunk. Lehetővé válik, hogy az egyik kulcsot a fél félig használják. Ahhoz, hogy szabályozzuk, szükség van egy speciális formázási sémára, váltakozva lengve ezeket a lengéseket, javulnak a hőelvezetés feltételei. A vágott feszültség kétpólusú, táplálja a transzformátor elsődleges tekercsét, a másodlagos feszültség nagyban megfelel a fogyasztók igényeinek.

A késleltetett topológiában egy tranzisztort egy diódával helyettesítünk. Az áramkört gyakran kis teljesítményű tápegységekkel működtetik( legfeljebb 200 W), állandó kimeneti feszültséggel 60–200 V.